Сайты партнеров




GEO приглашает

26 октября в самом сердце Москвы, в доме Пашкова, журнал Forbes отметил 100-летний юбилей. Мероприятие стало финальным в череде торжеств, посвященных юбилею легендарного бизнес-издания по всему миру


GEO рекомендует

В расписании авиакомпании Lufthansa на лето 2018 появилось пять новых маршрутов. Они свяжут Франкфурт с Глазго, Кишиневом, Санторини и Меноркой, а Фуншал на Мадейре с Мюнхеном. Билеты уже в продаже


ГМО: за и против

Проект «Короче, Википедия» дает такое остроумное определение генетически модифицированным организмам (ГМО): «Генное оружие, успешно использующееся для сокращения численности населения Земли с четырех до семи миллиардов человек». Как ученым удается претворять в жизнь столь «коварный» план? И какие именно проблемы позволяет решать генная инженерия?
текст: Александр Панчин

Весьма вероятно, что среди ваших знакомых есть те, кто страдает от диабета. Так вот: практически весь инсулин, который используют диабетики, производится сегодня с помощью генетически модифицированных микроорганизмов, несущих некоторые человеческие гены. Раньше медикам приходилось использовать инсулин животного происхождения. Но он отличается от человеческого и его дорого производить. Теперь эти проблемы решены. Есть и другие лекарства, которые производят генетически модифицированные организмы: гормоны, вакцины, ферменты, антитела, факторы свертывания крови, внутренний фактор, помогающий переводить неактивную форму витамина B12, поступающую с пищей, в активную, которую легко усвоить, и многое другое.

Кроме того генная инженерия открывает новые возможности лечения некоторых наследственных заболеваний, которые ранее считались неизлечимыми. Увы, синдром Дауна ученым пока не по плечу, но, например, гемофилия — другой случай. Болезнь возникает из-за нехватки фактора свертывания крови, который в норме производится в печени. Из-за генетической поломки синтез фактора нарушен. К счастью, для того чтобы помочь пациенту, нам не нужно менять ДНК в каждой из триллионов его клеток. Достаточно починить клетки печени — гепатоциты. Но как доставить в них недостающий ген?

Для этого используются уже «придуманные» природой вирусы, целенаправленно проникающие в гепатоциты. От вирусов оставляют их оболочку — именно она отвечает за избирательное попадание в нужные клетки. Гены вирусов, являющиеся причиной их болезнетворности, ученые заменяют на последовательности ДНК, отвечающие за синтез фактора свертывания крови. Многим пациентам такая генная терапия уже помогла. Это не полное исцеление, но симптомы болезни уменьшаются. Фактор свертывания появляется в крови.

Еще один пример — лечение рака крови. Недавно управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в США разрешило генную терапию лейкемии. Раковые клетки — это мутанты, которые в силу поломок ДНК слишком активно делятся и потому угрожают здоровью человека. Поскольку эти клетки отличаются от обычных, иммунная система нередко их распознает как чужеродные объекты и уничтожает. Но иногда у клеток иммунной системы нет подходящих рецепторов. Мутантные клетки продолжают жить, размножаться, эволюционировать — это и ведет к развитию тяжелых онкологических заболеваний. Теперь у пациента берут клетки иммунной системы, помещают в пробирку, снабжают их (с помощью вирусов) генами, кодирующими недостающие рецепторы, и возвращают обратно в кровь больному. Такая генетически модифицированная клетка иммунной системы может распознать раковую клетку, начинает делиться и бороться с болезнью. В США открываются первые клиники, где будет применяться такой подход.

И еще одна история из области медицины. В этом году американские ученые показали, как можно избавлять человеческие эмбрионы от мутации, ведущей к врожденному пороку сердца. Для этого используется технология редактирования ДНК, которую позаимствовали у бактерий. Дело в том, что бактерии — искусные генные инженеры. Они умеют встраивать в свою кольцевую хромосому маленькие кусочки вирусной ДНК, чтобы потом распознавать полноразмерные вирусные гены и разрезать их с помощью специального белка. Именно этот белок и позаимствовали ученые. Они узнали, как «нацеливать» его на практически любые последовательности ДНК, которые нужно разрезать или изменить. В итоге удалось исправить в клетках неработающие копии генов, заменив их на исправные. Пока еще никто не создает генетически модифицированных людей (технологию нужно тестировать), но уже ясно, что это лишь вопрос времени. Причем в будущем можно будет не только побороть любые известные наследственные заболевания, но и сделать людей устойчивыми от рождения ко многим вирусам, подарив им упомянутый бактериальный противовирусный иммунитет.

Второе важнейшее прикладное направление генной инженерии наряду с медициной — сельское хозяйство. Гены существуют у всех живых организмов. И эти гены меняются как в результате случайных мутаций и последующего естественного отбора, так и при селекции — основном методе выведения новых сортов растений или пород животных. Иными словами, нет ничего принципиально нового в том, чтобы менять чьи-то гены.

Кстати, многие инструменты для редактирования генов ученые позаимствовали у природы. Например, в почве живут агробактерии — природные генные инженеры. Они умеют переносить часть своего наследственного материала в клетки растений. Так они заставляют эти клетки делиться и производить нужные бактериям питательные вещества. Переносимый наследственный материал расположен у агробактерий на особых кольцевых молекулах ДНК — плазмидах.

Бактерии сравнительно легко «проглатывают» плазмиды из окружающей среды и часто обмениваются ими. Воспользовавшись этим свойством, ученые подменяют их оригинальные плазмиды на специально сконструированные в лаборатории. Новые плазмиды похожи на старые, но уже не содержат генов, которые бактерии обычно переносят в растения. Теперь на их месте расположены гены, которые нужны людям, — они делают растение более устойчивым к вредителям или засухе, повышают содержание питательных веществ. Клетки растений, несущие такие вставки, отбираютcя и из них вегетативным путем выращивают полноценные генетически модифицированные растения.

Интересно, что подобные трансгенные растения не только создаются в лабораториях, но и возникают естественным путем. Так, весь батат (сладкий картофель) содержит гены бактериального происхождения, отсутствующие у его диких родственников. Почему-то селекционеры отобрали именно трансгенный батат, причем сделали это задолго до появления генной инженерии.

Генетически модифицированные растения, созданные в лабораториях, могут быть очень даже полезны. Например, выведены более сладкие розовые ананасы, богатые ликопеном — веществом, снижающим риск развития рака простаты, что весьма актуально примерно для половины населения Земли. Недавно в США Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило торговлю такими ананасами в стране.

Разработаны черные помидоры, богатые антоцианами — веществами, которые предупреждают развитие онкологических заболеваний и диабета (это изучалось на животных).

Иногда мы слышим, что из-за генной инженерии в России на прилавках невкусные помидоры. Но в России генетически модифицированных помидоров, увы, нет, и генную инженерию ругают напрасно.

А вот упомянутые черные помидоры должны быть очень вкусными, ведь они меньше подвержены плесени и могут дольше лежать на грядках, так что успеют выработать больше питательных веществ, прежде чем их придется собирать.

Гавайская папайя вообще не могла бы существовать, если бы не генная инженерия: вирус уничтожил практически все растения. Долгие годы селекционеры не могли вывести устойчивый сорт. В итоге это удалось сделать именно благодаря продуманному редактированию ДНК. В России ведутся работы по созданию более сладких сортов растений, но без повышенного содержания сахара. Это возможно благодаря гену, кодирующему белок тауматин из некоторых тропических растений. Он в тысячу раз слаще сахара, к тому же защищает растение от грибковых инфекций.

В некоторых случаях генная инженерия позволяет устранить нежелательные последствия селекции. Когда фермеры отбирали со­временные сорта кукурузы, они не следили за всеми изменениями состава этого растения. В итоге сломался ген белка-фермента, отвечающего за осуществление последнего этапа биосинтеза растительных масел. Оказалось, что если с помощью генной инженерии исправить этот дефект и восстановить «природный» вариант гена, то содержание растительных масел в кукурузе увеличится на 41 процент, а олеиновой кислоты — аж на 107 процентов!

Печально видеть негативное отношение к ГМО со стороны многих организаций, занимающихся защитой окружающей среды. Ведь главная цель многих генно-инженерных проектов — как раз снизить негативное влияние человечества на природу.

Очень показательна в этом смысле нашумевшая в свое время история про экосвинку. Всем живым организмам нужен фосфор, но обычный корм для животных часто содержит его в плохо усваиваемой форме — в виде солей фитиновой кислоты. В итоге фосфор оказывается в почве. Дожди вымывают его в ближайшие водоемы, и там начинается цветение — микроорганизмы используют фосфор для своих целей, их число резко возрастает, и водоем становится непригодным для жизни рыб. Возникает локальная экологическая катастрофа. Генетикам удалось «сделать» свиней с геном бактериального происхождения, которые способны расщеплять соли фитиновой кислоты — и потому меньше загрязняют окружающую среду. К тому же можно было сэкономить на пищевых добавках с легко усваиваемым фосфором. Разработчики рассуждали, что мясо таких свиней будут охотнее покупать именно те, кому небезразлична окружающая среда. Но они просчитались. Ведь это страшные ГМО! В итоге коммерчески выгодный проект не состоялся.

Еще один способ защитить окружающую среду — создание деревьев с повышенным содержанием целлюлозы. Мы можем получать больше бумаги, используя меньше промышленных химических веществ и вырабатывая меньше отходов.

Увеличение плодородности полей очень важно для защиты окружающей среды. Ведь самое страшное, что мы делаем, — уничтожаем природные экосистемы для того, чтобы занять их место пастбищами и полями. Мы вынуждены так поступать из-за роста населения, которое нужно кормить. Но мы могли бы вмешиваться меньше, если бы с единицы площади получали больше еды. Генная инженерия и здесь дает массу возможностей.

Вот простой пример. Очень давно фермеры используют Bt-токсин — вещество, производимое одним из видов бактерий, — для защиты растений от вредителей. Его распрыскивают на полях — например, с помощью самолетов-кукурузников. Это токсин избирательного действия, он «натуральный» и используется даже в «органическом» сельском хозяйстве. Для человека он точно не опасен, но есть основания полагать, что он может вредить не только тем членистоногим, с которыми должен бороться, но и пчелам, бабочкам, паукам, божьим коровкам. Некоторые из перечисленных — важные опылители. Другие — хищники, наши союзники в борьбе с вредителями.

Чтобы не приходилось поливать поля токсином, генные инженеры создали растения, которые сами его производят. Благодаря этому действовать Bt будет только на тех членистоногих, которые попытаются съесть урожай. Переход на такие растения снизил объем используемых инсектицидов, увеличил количество хищных членистоногих на полях и урожайность. Снизились расходы топлива кукурузников. Казалось бы, все в плюсе, кроме разве что производителей инсектицидов. Увы, предвзятое отношение к ГМО распространено и технология сталкивается с сопротивлением.

Остается разобраться с некоторыми страхами. Не являются ли ГМО бесплодными и не сделают ли они бесплодными тех, кто их съест? Не подсядут ли фермеры на «иглу» производителей семян? Давайте по порядку.

Подавляющее большинство ГМО нестерильно. Технологии, позволяющие создавать бесплодные генетически модифицированные растения, существуют, но на практике не используются. Любопытно, что изначально их разрабатывали как ответ на иное опасение противников технологии: вдруг ГМ-растения скрестятся с дикими видами и «убегут» в природу? Но и эти страхи пока не оправдались. Для защиты своих коммерческих интересов производители генетически модифицированных сортов используют то же патентное право, что и обычные селекционеры. И многие страны, включая Россию, давно покупают запатентованный посевной материал традиционных сортов.

Бесплодные растения бывают и вполне «естественными». Например, размножающийся вегетативно кишмиш — виноград без косточек. От того, что кто-то съест бесплодное растение, бесплодным он не станет. Это столь же странное предположение, как идея, что можно свариться, съев вареное яйцо. Люди всегда употребляли в пищу чужеродную ДНК растений, грибов, бактерий и животных. Однако грибами с ботвой, растущей из ушей, мы не стали.

Другой миф, связанный с генной инженерией, — история про то, что якобы ГМО вызывают рак. Истоком этой страшилки является статья французского исследователя по фамилии Сералини, впоследствии отозванная из научного журнала. Сералини утверждал, что у самок крыс, которые ели генетически модифицированную кукурузу, чаще возникали крупные опухоли.

На самом деле никаких статистических отличий между группами крыс в его эксперименте не было — за эффект выдавался случайный разброс данных. Забавно, что самцы, которые ели ГМО, умирали реже. Это наблюдение в такой же степени объясняется случайным отклонением. Но вывода о том, что ГМО защищает от рака, исследователь делать не захотел, хотя такое утверждение было не менее «обоснованным». Наконец, линия крыс, которую использовал в опытах Сералини, — модельная для исследования рака. К полутора годам жизни больше 45 процентов таких крыс имеют опухоли — для них это нормально.

Третий миф — якобы ГМО вызывают аллергии. В действительности последние десять лет было лишь два заявления об аллергенности конкретных генетически модифицированных сортов. В одном случае результат не подтвердился, а во втором речь шла о генетически модифицированной сое с геном бразильского ореха. Вот только продукт этот никогда не поступал на рынок.

В то же время с помощью генной инженерии успешно создают гипоаллергенные сорта арахиса, помидоров, яблок и сои. Для этого достаточно снизить производство белков-аллергенов, изменив кодирующие их гены.

Но самый главный миф заключается в том, что ГМО — это какой-то особенный класс биологических объектов, требующий отдельного статуса с точки зрения государственного или иного контроля.

Поясним на примере. Существует такая порода коров — бельгийская голубая. Из-за мутации в гене, который кодирует белок миостатин, эти животные имеют огромную мышечную массу. Часто этих коров ошибочно называют генетически модифицированными, но юридически они «натуральные». Мы можем внести ту же самую мутацию и в другие организмы. Например, так удалось сделать накачанных, как культуристы, мышей. Одну и ту же мутацию можно сделать двумя разными способами — селекцией и генной инженерией. Результат будет один и тот же. Но почему-то одна порода юридически будет натуральной, а другая — «страшным ГМО».

Выходит, ГМО — явление не физическое и не биологическое, а психологическое. Порождение иррациональных страхов. Ведь важно не как мы что-то получили, а что в итоге получилось. Вкусное ли растение? Хорошо ли растет? Пока люди будут выискивать заговор вокруг ГМО, мы не сможем обсуждать то, что на самом деле важно. Генная инженерия, как и селекция, — это инструмент, позволяющий создавать животных, растения и бактерии с разными свойствами.

Остается ответить на еще один аргумент противников технологии. А вдруг мы чего-то не знаем? Вдруг ГМО все-таки особенные и через несколько поколений их негативное влияние проявится? Но в таком случае нужно отказаться от сотовых телефонов, микроволновых печей, компьютеров и современных лекарств. Потому что все они существуют не дольше, чем ГМО.

Один из самых страшных рисков — попытаться избежать всех рисков. Ведь в этом случае можно остаться ни с чем: без технологий, без прогресса, без лекарств, без еды.

Иллюстрации: Юлия Белова

09.10.2017